CN100511378C - 背光驱动装置和使用其驱动背光的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了背光驱动装置和使用其驱动背光的方法。该背光驱动装置包括：控制器，用于控制方波振荡；方波振荡器，根据来自控制器的控制信号，振荡出恒定的方波信号；和信号产生器，利用所述方波信号产生脉冲调光信号。

Description

背光驱动装置和使用其驱动背光的方法
技术领域
本发明涉及显示装置的背光，更具体地说，涉及背光驱动装置和使用其驱动背光的方法。尽管本发明适于宽范围的应用，但其尤其适于产生具有一致开/关占空比(duty cycle)的脉冲调光信号。
背景技术
通常，液晶显示(LCD)装置通过控制液晶单元的透光率来显示图像。具有为各液晶单元设置的开关器件的有源矩阵型液晶显示装置由于该开关器件可以开关的速度而在实现运动图像方面是有优势的。用于有源矩阵型液晶显示装置的开关器件通常是薄膜晶体管(TFT)。
图1是设置在现有技术的液晶显示装置中的像素的等效电路图。有源矩阵型液晶显示装置基于伽玛(gamma)基准电压，将数字输入数据转换为模拟数据电压，然后将该模拟数据电压提供给数据线DL，同时还将扫描脉冲提供给选通线GL，以利用来自数据线DL的模拟数据电压对使液晶单元Clc进行充电。TFT的栅极连接到选通线GL，同时源极连接到数据线DL。此外，TFT的漏极连接到液晶单元Clc的像素电极以及存储电容器Cst的一个电极。液晶单元Clc的公共电极被提供有公共电压Vcom。
如果将扫描脉冲施加到选通线GL，则TFT导通以提供源极和漏极之间的通道，从而数据线DL上的电压被提供给液晶单元Clc的像素电极。存储电容器Cst在TFT导通时从数据线DL接收模拟数据电压，并在液晶单元Clc中保持所充的模拟数据电压。液晶分子的配向状态被像素电极和公共电极之间的电场改变。结果，液晶的透光率随着液晶配向的改变而改变。
图2是示出了现有技术的液晶显示装置的典型结构的框图。参照图2，现有技术的液晶显示装置100包括：液晶显示面板110，其在数据线DL1至DLm和选通线GL1至GLn的各交叉点处设置有用于驱动液晶单元Clc的薄膜晶体管(TFT)；数据驱动器120，用于向液晶显示面板110的数据线DL1至DLm提供数据；选通驱动器130，用于向液晶显示面板110的选通线GL1至GLn提供扫描脉冲；外部电源140，其与数据驱动器120相连；定时控制器150，用于控制数据驱动器120和选通驱动器130；背光组件160，用于向液晶显示面板110照射光；以及逆变器170，用于将交流电压施加到背光组件160。
液晶显示面板110具有注入在上玻璃基板与下玻璃基板(未示出)之间的液晶。在液晶显示面板110的下玻璃基板上，数据线DL1至DLm和选通线GL1至GLn彼此垂直相交。在数据线DL1至DLm和选通线GL1至GLn的各交点处设置有TFT。TFT响应于扫描脉冲，将来自数据线DL1至DLm的数据切换到液晶单元C1c。TFT的栅极连接到选通线GL1至GLn，同时其源极连接到数据线DL1至DLm。此外，TFT的漏极连接到液晶单元C1c的像素电极以及存储电容器Cst。
TFT响应于经由选通线GL1至GLn而施加到其栅极端子的扫描脉冲而导通。当TFT导通时，数据线DL1至DLm上的视频数据被提供给液晶单元C1c的像素电极。定时控制器150向数据驱动器120提供数字视频数据RGB。此外，定时控制器150利用水平/垂直同步信号H和V以及时钟信号CLK，产生数据驱动控制信号DDC和选通驱动控制信号GDC。数据驱动控制信号DDC包括源极移位时钟SSC、源极起始脉冲SSP、极控制信号POL和源极输出使能信号SOE。数据驱动控制信号DDC被提供给数据驱动器120。选通驱动控制信号GDC包括选通起始脉冲GSP、选通移位时钟GSC和选通输出使能GOE。选通驱动控制信号GDC被提供给选通驱动器130。
选通驱动器130响应于从定时控制器150提供的选通驱动控制信号GDC，顺序地产生扫描脉冲，诸如选通高脉冲。选通驱动器130包括：移位寄存器(未示出)，用于顺序地产生扫描脉冲；和电平变换器(未示出)，用于将扫描脉冲电压的摆动宽度变换为使得该扫描脉冲电压高于TFT的阈值电压。
数据驱动器120响应于来自定时控制器150的数据驱动控制信号DDC，将数据提供给数据线DL1至DLm。此外，数据驱动器120采样并锁存(latch)从定时控制器150馈送的数字视频数据RGB。然后，数据驱动器将所锁存的数字视频数据RGB转换为能够在液晶单元C1c中表现灰阶等级的模拟电压。
设置在液晶显示面板110的后侧的背光组件160响应于从逆变器170提供的交流(AC)电压，将光照射到液晶显示面板110的各像素。逆变器170将在逆变器内产生的方波信号转换为三角波信号，然后将该三角波信号与从外部电子装置(诸如图像显示装置的控制器)提供的直流(DC)电压进行比较，从而产生与比较结果成比例的脉冲调光信号。这里，如果该外部电子装置是用于控制图像显示装置的功能的控制器，那么该外部电子装置向逆变器170提供值约为0V到3.3V的DC电压。如果脉冲调光信号是在逆变器170内部根据矩形波信号确定的，那么逆变器170内用于控制AC电压的产生的驱动集成电路IC(未示出)响应于该脉冲调光信号，对提供给背光组件160的AC电压的产生进行控制。
当内部电阻元件的电阻由于现有技术驱动装置的逆变器170内的温度升高而改变时，在逆变器170内部振荡出的方波信号的开/关占空比也改变了。因此，用于控制提供给背光组件160的AC电压的大小的脉冲调光信号的开/关占空比也改变了。脉冲调光信号受到由于逆变器内的温度升高而改变方波信号的影响。脉冲调光信号的这种改变会引起液晶显示面板上产生波状噪声的问题。此外，具有现有技术的驱动装置的逆变器170不是由图像显示装置控制的。因此，如果图像显示装置的照射***(例如PAL***或NTSC***)改变，则逆变器170不会振荡出用于该照射***的正确的方波信号。
发明内容
因此，本发明提出了一种背光驱动装置和使用其驱动背光的方法，其基本消除了由于现有技术的局限和缺点引起的一个或更多个问题。
本发明的一个目的是提供一种保持具有一致开/关占空比的脉冲调光信号的背光驱动装置和使用其驱动背光的方法。
本发明的另一目的是提供一种将不受外部环境温度影响的恒定的交流电压提供给背光组件的背光驱动装置和使用其驱动背光的方法。
本发明的另一目的是提供一种防止在液晶显示面板上产生波状噪声的背光驱动装置和使用其驱动背光的方法。
本发明的另一目的是提供一种能适应于扫描***的改变的背光驱动装置和使用其驱动背光的方法。
本发明的另外的特点和优点将在下面的描述中进行阐述，并且根据说明将部分地显而易见，或者可以通过实践本发明而被了解。通过在本发明的书面说明书和权利要求书以及附图中具体指出的结构，可以实现和获得本发明的目的和其他优点。
为了实现这些和其他优点并且根据本发明的目的，如所实施和宽泛描述的，一种背光驱动装置包括：控制器，用于控制方波振荡；方波振荡器，根据来自所述控制器的控制信号，振荡出恒定的方波信号；和信号产生器，利用所述方波信号产生脉冲调光信号，其中，所述控制器位于所述信号生成器的外部；所述方波振荡器位于所述信号生成器的外部；所述信号产生器包括：积分器，用于将来自所述方波振荡器的所述恒定的方波信号转换为三角波；和比较器，用于对所述积分器所转换出的所述三角波与直流电压进行比较，以产生所述脉冲调光信号，并且其中，所述比较器输出具有一致开/关占空比的脉冲调光信号。
在另一方面中，一种驱动背光的方法包括：产生用于控制方波振荡的方波振荡控制信号；基于所述方波振荡控制信号，振荡出恒定的方波信号；以及基于所述恒定的方波信号，产生具有一致开/关占空比的脉冲调光信号，其中，所述方波振荡控制信号是在所述逆变器外部产生的；所述恒定的方波信号是在所述逆变器外部产生的，并被输入到所述逆变器；所述产生所述脉冲调光信号的步骤包括将所述振荡方波信号转换为三角波信号；并且其中，所述产生所述脉冲调光信号的步骤包括对所述三角波信号与直流电压进行比较，然后产生具有一致开/关占空比的所述脉冲调光信号。
在另一方面中，一种图像显示装置包括：控制器，用于提供控制信号以控制方波振荡；方波振荡器，根据所述控制器的所述控制信号，振荡出恒定的方波信号；和逆变器，利用来自所述方波振荡器的所述恒定的方波信号产生脉冲调光信号，其中，所述逆变器包括：积分器，用于将来自所述方波振荡器的恒定的方波转换为三角波；和比较器，用于对所述积分器所转换出的所述三角波与直流电压进行比较，以产生脉冲调光信号；所述脉冲调光信号是从所述比较器输出的，并具有一致开/关占空比；并且其中，所述方波振荡器位于所述逆变器外部。
应该理解，前面的一般描述和后面的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在提供对所提出的本发明的进一步的解释。
附图说明
包括附图以提供对本发明的进一步的理解，附图并入并构成本说明书的一部分，示出了本发明的实施例并与说明书一起用来解释本发明的原理。在附图中：
图1是设置在现有技术的液晶显示装置中的像素的等效电路图；
图2是示出了现有技术的液晶显示装置的结构的框图；
图3是示出了根据本发明实施例的驱动背光的装置的框图；
图4A是示出了来自图3所示的方波振荡器的方波的波形图；
图4B是示出了从图3所示的积分器输出的三角波的波形图；
图4C是示出了从图3所示的比较器输出的脉冲调光信号的特征的波形图；
图5是示出了图3所示的积分器和比较器的电路图；
图6是示出了根据本发明实施例的驱动逆变器的方法的流程图；以及
图7是示出了根据本发明实施例的采用了包括逆变器的驱动装置的图像显示器的框图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。
图3是示出了根据本发明实施例的驱动背光的装置的框图。参照图3，根据本发明实施例的背光(参照图7的标号422)驱动装置200包括：控制器210，用于控制波的产生；方波产生器220，用于根据控制器210的控制信号产生恒定的方波信号；和逆变器300。逆变器300内的积分器230将来自方波产生器220的恒定方波转换为三角波。逆变器300内的比较器240对积分器230所转换的三角波与直流电压DC Voltage进行比较，然后根据结果产生具有一致开/光占空比的脉冲调光信号。
在控制器210中设置有用于控制恒定方波信号的产生的方波产生执行程序。该执行程序根据用户通过电视机遥控器(未示出)输入的命令而执行。如果执行了方波产生执行程序，则控制器210将用于产生恒定的方波信号的振荡控制信号输出到方波产生器220。
在本发明的一个实施例中，将方波振荡执行程序设置在用于对图7所示的图像显示装置(诸如电视机)的图像显示功能进行控制的控制器210中。方波振荡器220根据由控制器210产生的方波振荡控制信号，振荡出方波信号。在本发明的一个实施例中，将方波振荡器220和控制器210安装在图像显示装置400(参照图7)内，但是与逆变器300分立。因为方波振荡器220安装在逆变器300的外部，所以不管逆变器300的内部温度如何，如图4A所示，方波振荡器220总是振荡出恒定的方波信号，并将其输出到的积分器230。
参照图4B，积分器230将来自方波振荡器220的方波信号转换为三角波，并将其输出到比较器240。比较器240通过一个输入端子接收从积分器230输出的三角波，同时通过另一个输入端子接收约为0V到3.3V的直流电压，并通过输出端子输出如图4C所示的脉冲调光信号。可以从控制器210接收0V到3.3V的直流电压。
将从比较器240输出的脉冲调光信号输入到逆变器300内用于控制交流电压的产生的驱动IC(因为是与现有技术相同的元件所以未示出)。因为本发明的实施例不管逆变器300内的温度如何都振荡出恒定的方波信号，所以比较器240将一致的脉冲调光信号输出到该驱动IC。因此，该驱动IC输出这样的交流电压，该交流电压的大小被不断地调节以向(图7中的)背光组件422提供一致的脉冲调光信号。因此，可以防止在屏幕上产生波状噪声。
将参照图5描述该电路的具体结构，图5是示出了图3的积分器和比较器的电路图。参照图5，积分器230包括：电阻R1，其连接在方波振荡器220的输出端子和比较器240的输入端子之间；和电容器C1，其中，电容器C1的一个电极共同连接到比较器240的所述输入端子，而电容器C1的另一电极连接到地。来自方波振荡器220的方波信号被转换为三角波信号并输入到比较器240的一个输入端子。比较器240通过反相输入端子(-)接收从积分器230输出的三角波，同时通过非反相输入端子(+)接收0V到3.3V的直流电压，并经由输出端子输出脉冲调光信号。在本发明的此实施例中，控制器210提供0V到3.3V的直流电压，但是也可从其他源提供这种直流电压。
比较器240基于输入到反相输入端子(-)的三角波信号比较输入到非反相输入端子(+)的直流电压，并从输出端子输出脉冲调光信号。例如，在三角波信号大于直流电压时的时间间隔输出第一信号。因为三角波信号是用反相输入端子(-)输入的，所以输出高信号的反相信号，即低信号。另外，在三角波信号小于直流电压时的时间间隔输出第二信号。因为三角波信号是用反相输入端子(-)输入的，所以输出低信号的反相信号，即高信号。结果，比较器240输出了如图4C所示的脉冲调光信号。
图6是示出了根据本发明实施例的驱动逆变器的方法的流程图。参照图6，如果用户输入了图像显示装置的驱动命令，则控制器210执行指定的方波振荡执行程序，并根据该执行程序产生恒定的方波振荡控制信号，并将0V到3.3V的直流电压提供给比较器240(S601)。如果产生了方波振荡控制信号，则方波振荡器220根据由控制器210产生的方波振荡控制信号提供恒定的方波信号，并将如图4A所示的恒定的方波信号输出到积分器230(S602)。如果产生了方波信号，则积分器230将该方波信号转换为三角波，并将如图4B所示的三角波输出到比较器240(S603)。然后，比较器240对从非反相输入端子(+)输入的0V到3.3V的直流电压与从反相输入端子(-)输入的三角波信号进行比较，并将如图4C所示的脉冲调光信号输出到输出端子(S604)。
图7是示出了根据本发明实施例的采用了逆变器的图像显示装置的框图。参照图7，图像显示装置400包括：配电板410，用于将从外部电源输入的交流电压220V(AC 220V)变换为直流电源电压；液晶显示装置420，用于显示图像；控制器210，用于产生方波振荡控制信号以控制方波信号的产生，提供0V到3.3V的直流电压，以及根据用户的命令来控制在液晶显示装置420上输出的屏幕亮度和图像对比度的变化；图像处理器430，根据从控制器210输入的对比度控制信号来增减要显示在液晶显示装置420上的图像信号的增益；面板驱动器440，用于在液晶显示装置420上显示从图像处理器430输入的图像信号；方波振荡器220，根据来自控制器210的方波振荡控制信号振荡出恒定的方波信号；以及逆变器300，根据来自方波振荡器220的方波信号，将来自配电板410的直流电源电压转换为交流电源电压，以将该交流电压提供给液晶显示装置420。
配电板410将从外部电源输入的交流电压(诸如220V AC)变换为直流电源电压(诸如24V)，并将该直流电源电压提供给液晶显示装置420、控制器210、图像处理器430、面板驱动器440和逆变器300。在另选例中，可以以这样的方式实现配电板410，即，根据液晶显示装置420的电容值向逆变器300提供不同的直流电压，诸如12V。
液晶显示装置420包括：液晶显示面板421，用于显示图像；和背光组件422，用于产生在液晶显示面板421上显示图像的光。LCD面板421由从配电板410施加的直流电源驱动，以显示从面板驱动器440发送的图像信号。屏幕的亮度随着从背光组件422照射的光的强度变化，输出图像的对比度随着从图像处理器430输出的图像信号的增益变化。如果从背光组件422照射的光的强度增加，则亮度增加，而如果从背光组件422照射的光的强度减小，则亮度减小。如果从图像处理器430输出的图像信号的增益增加，则对比度增加，而如果从图像处理器430输出的图像信号的增益减小，则对比度减小。
背光组件422包括在LCD面板421的后侧布置成一行的多个灯(未示出)。所述多个灯由从逆变器300提供的交流电压电流开启。所照射的光的强度与从逆变器300接收的电流量成比例地变化。换言之，如果所输入的电流量增加，则从背光组件422照射的光的强度增加，而如果所输入的电流量减小，则从背光组件422照射的光的强度减小。结果，通过分别增加或减小照射到LCD面板421的光的强度，使LCD面板421的亮度更亮或更暗。
控制器210根据用户的命令控制屏幕的亮度和图像的对比度。如果用户利用遥控器(未示出)输入了亮度增加命令，则控制器210将指示亮度增加的亮度控制信号(诸如亮度增加信号)输出到逆变器300。逆变器300根据亮度增加信号增加提供给背光组件422的电流量以增加来自背光组件422的光的强度。因此，LCD面板421的屏幕亮度增加。
如果用户利用遥控器(未示出)输入了亮度减小命令，则控制器210将指示亮度减小的亮度控制信号(诸如亮度减小信号)输出到逆变器300。从逆变器300提供给背光组件422的电流根据亮度减小信号而减小，从而减小了来自背光组件422的光的强度。因此，LCD面板421的屏幕亮度减小。
本发明的实施例利用控制器210中的方波振荡执行程序，从而控制器210输出方波振荡控制信号，该方波振荡控制信号用于控制来自方波振荡器220的恒定的方波信号。方波振荡器220根据从控制器210产生的方波振荡控制信号提供恒定的方波信号，并将该方波信号输出到逆变器300。逆变器300利用从配电板410提供的直流电压产生背光组件422的驱动电流，并根据从控制器210输入的亮度控制信号，增加或减小提供给背光组件422的电流量。如果控制器210输出亮度减小信号，则逆变器300减小提供给背光组件422的电流量，以降低显示亮度。另一方面，如果控制器210输出亮度增加信号，则逆变器300增加提供给背光组件422的电流量，以增加亮度。
逆变器300包括：积分器230，用于将来自方波振荡器220的方波信号转换为三角波信号；和比较器240，用于对从积分器230输出的三角波信号与0V到3.3V的直流电压进行比较，以输出脉冲调光信号。因为逆变器300是以这种方式实现的，即，根据控制图像显示装置400的图像显示功能的控制器210的控制来产生脉冲调光信号，所以逆变器300可以针对不同的扫描***产生脉冲调光信号。可以适当地控制逆变器300以适应从PAL***到NTSC***的改变或从NTSC***到PAL***的改变。
图像处理器430根据控制器210的控制对显示在LCD面板421上的图像的画面大小进行调节，并且还对从视频处理器(未示出)输入的图像信号的偏移量(offset)和/或增益进行调节以改变对比度。面板驱动器440将从图像处理器240输出的图像信号提供给LCD面板421，以显示被图像处理器430进行了缩放的图像数据。面板驱动器440还进行开/关切换或将与图像数据的灰阶相对应的驱动信号输出到LCD面板421，以调节LCD面板421的偏移量和/或增益。
如上所述，本发明总是从逆变器的外部提供恒定的方波。因为恒定振荡的方波是根据控制器的控制产生的，所以本发明的实施例不受逆变器内的温度的影响。利用恒定振荡的方波向背光组件提供具有一致开/关占空比的脉冲调光信号。因此，脉冲调光信号的一致开/关占空比防止了在屏幕上产生波状噪声。因为本发明的实施例利用恒定振荡的方波来产生脉冲调光信号，所以可以控制该脉冲调光信号使其适应到不同的扫描***的改变，诸如从PAL***到NTSC***的改变或从NTSC***到PAL***的改变。
对于本领域的技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以在本发明的背光驱动装置和使用其驱动背光的方法中进行各种修改和变型。因此，本发明旨在覆盖本发明的修改和变型，只要它们落入所附权利要求及其等同物的范围内。
本申请要求于2005年12月8日在韩国提交的第2005-0119970号韩国专利申请的权益，通过引用将其完全并入。

Claims (9)

1、一种背光驱动装置，该背光驱动装置包括：
控制器，用于控制方波振荡；
方波振荡器，根据来自所述控制器的控制信号，振荡出恒定的方波信号；和
信号产生器，利用所述方波信号产生脉冲调光信号；
其中，所述控制器位于所述信号生成器的外部；
所述方波振荡器位于所述信号生成器的外部；
所述信号产生器包括：
积分器，用于将来自所述方波振荡器的所述恒定的方波信号转换为三角波；和
比较器，用于对所述积分器所转换出的所述三角波与直流电压进行比较，以产生所述脉冲调光信号，
并且其中，所述比较器输出具有一致开/关占空比的脉冲调光信号。
2、根据权利要求1所述的背光驱动装置，其中，所述控制器根据执行程序控制所述方波振荡器。
3、根据权利要求1所述的背光驱动装置，其中，所述信号产生器包括逆变器。
4、根据权利要求3所述的背光驱动装置，其中，所述逆变器位于所述控制器外部。
5、根据权利要求3所述的背光驱动装置，其中，所述逆变器位于所述方波振荡器外部。
6、根据权利要求1所述的背光驱动装置，其中，所述比较器从所述控制器接收所述直流电压。
7、一种驱动背光的方法，该方法包括：
产生用于控制方波振荡的方波振荡控制信号；
基于所述方波振荡控制信号，振荡出恒定的方波信号；以及
基于所述恒定的方波信号，产生具有一致开/关占空比的脉冲调光信号，其中，
所述方波振荡控制信号是在所述逆变器外部产生的；
所述恒定的方波信号是在所述逆变器外部产生的，并被输入到所述逆变器；
所述产生所述脉冲调光信号的步骤包括将所述振荡方波信号转换为三角波信号；
并且其中，
所述产生所述脉冲调光信号的步骤包括对所述三角波信号与直流电压进行比较，然后产生具有一致开/关占空比的所述脉冲调光信号。
8、一种图像显示装置，该图像显示装置包括：
控制器，用于提供控制信号以控制方波振荡；
方波振荡器，根据所述控制器的所述控制信号，振荡出恒定的方波信号；和
逆变器，利用来自所述方波振荡器的所述恒定的方波信号产生脉冲调光信号，
其中，所述逆变器包括：
积分器，用于将来自所述方波振荡器的恒定的方波转换为三角波；和
比较器，用于对所述积分器所转换出的所述三角波与直流电压进行比较，以产生脉冲调光信号；
所述脉冲调光信号是从所述比较器输出的，并具有一致开/关占空比；
并且其中，所述方波振荡器位于所述逆变器外部。
9、根据权利要求8所述的图像显示装置，其中，所述比较器从所述控制器接收所述直流电压。
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